4.Spring Cloud Gateway 入门与使用【SpringCloudGateway组成、断言的多种类型、结合Nacos和LoadBalancer使用、过滤器使用、限流使用、重试过滤器使用】

1.什么是网关?

网关是一种网络设备，用于连接两个或多个不同网络，将数据从一个网络转发到另一个网络。它充当了两个网络之间的桥梁，负责转发数据并处理来自不同网络的通信协议转换。
网关具备转发、路由和过滤数据的功能。它能够识别不同网络中的数据包，并根据其目的地址和源地址决定如何转发数据。同时，网关还可以实施网络安全策略，对进出的数据包进行检查和过滤，保护网络安全。
网关在互联网中起到重要作用，它连接了内部局域网和外部互联网，使得数据能够在不同网络之间传递和交换。

2.网关有什么用?

网关的主要作用有以下几个:

1. 路由功能:网关可以根据目标地址的不同，选择最佳的路径将数据包从源网络路由到日标网络。它通过维护路由表来确定数据包的转发方向，并选择最优的路径。
2. 安全控制(统一认证授权):网关可以实施网络安全策略，对进出的数据包进行检查和过滤。它可以验证和授权来自源网络的数据包，并阳止未经授权的访问。防火墙是一种常见的网关设备，用于过滤和保护网络免受恶意攻击和未经授权的访问。
3. 协议转换:不同网络使用不同的通信协议，网关可以进行协议转换，使得不同网络的设备可以互相通信。例如，例如将 HTTPS 协议转换成 HTTP 协议。
4. 网络地址转换(NAT):网关还可以执行网络地址转换，将内部网络使用的私有 IP 地址转换为外部网络使用的公共 IP 地址，以实现多台计算机共享一个公共 IP 地址出去上网。
   

3.Spring Cloud Gateway 组成

1. 路由(Route):定义了请求应该被转发到哪个目标地址。路由由 ID、目标 URI、断言和过滤器组成。通过面置多个路由，可以实现不同请求的路由规则。
2. 断言(Predicate):用于匹配请求的条件，如果请求匹配断言条件，则会被路由到对应的目标地址。断言可以基于请求的路径、请求头、请求参数等信息进行匹配。
3. 过滤器(Filter):用于在请求路由前或路由后进行一些处理，如添加头部信息、修改请求体等。过滤器可以在全局范围或特定路由范围内配置，多个过滤器可以组成过滤器链。
   

4.Spring Cloud Gateway 基础使用 ★

Spring Cloud Gateway 使用步骤如下

1. 添加 Gateway 依赖。
2. 设置网关路由规则。

具体实现如下

添加依赖

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>
        dependency>

设置路由规则

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: userservice
        uri: http://localhost:9090 # 路由
        predicates: # 断言
        - Path=/user/**
        - Header=X-Header-Flag, \d+
      - id: orderservice
        uri: http://localhost:9091
        predicates:
        - Path=/order/**
server:
  port: 10086

5.匹配多个 Path ★

Spring Cloud Gateway(网关路由规则)中是允许设置多个 Path 的，只需要在 Path 中使用英文逗号"“隔开即可
如下所示:

gateway :
	routes:
	- id: userservice
	uri: http://192.168.1.7:51627
	predicates:
	-Path=/user/**,/u/**

6.更多断言 (Predicate) 类型 ★

Spring Cloud Gateway 支持的断言类型目前有 12 种，包含以下这些:

1. 根据时间匹配(包含 3 种类型)
   a.After:请求在指定时间之后才匹配,
   b.Before:请求在指定时间之前才匹配，
   c.Between:请求在指定时间中间才匹配。
2. Cookie:配置请求中的 Cookie 值。
3. Header:配置请求中的 Header 值,
4. Host:匹配请求头中的 Host 值,
5. Method:匹配请求头中的 Method 的值。
6. Path:匹配请求路径。
7. Query:匹配请求参数。
8. RemoteAddr:匹配请求的IP 地址，支持 IPV4 和IPV6
9. Weight:根据权重来分发请求，权重根据 qroup 来计算,
10. XForwardedRemoteAddr:根据X-Forwarded-For 所配
    
    

6.1 根据时间匹配

spring:
	cloud:
		gateway:
			routes:
			-id: userservice
			uri: http://192.168.1.7:51627
			predicates:
			-Before=2023-11-02T19:05:08.020+08:00[Asia/shanghai]

7.Gateway+Nacos+LoadBalancer

7.1 添加依赖

<!--注册中心--3
>
<groupId>com.alibaba.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>dependency><dependency>
<groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancerartifactId>dependency>

7.2 设置路由规则 ★

8.过滤器

8.1 什么是过滤器?

过滤器通常用于拦截、处理或修改数据流或事件流，在数据流中执行特定的操作或转换。

8.2 为什么需要用过滤器?

• 功能扩展和定制:过滤器可以用于对现有功能进行扩展和定制。通过拦截和处理数据流或事件流，可以修改数据，增加额外的功能逻辑，实现特定的业务需求。例如，可以使用过滤器在请求之前进行身份验证、权限控制，或者在响应之后进行日志记录、数据转换等操作。
• 数据校验和过滤:过滤器可以用于对数据进行校验和过滤。在接收到数据之后，可以使用过滤器对数据进行检查，验证数据的合法性，过滤掉无效或不符合要求的数据。这有助于保证数据的准确性、完整性和安全性。
• 安全保护:过滤器可以用于提供安全保护措施。可以使用过滤器对输入的请求进行检查和清洗，以防止潜在的安全漏洞，例如跨站脚本攻击(XSS)、跨站请求伪造(CSRF)等攻击。过滤器还可以进行访问控制，验证权限和实施安全策略。
• 性能优化:过滤器可以用于性能优化。例如，在数据处理流水线中，可以使用过滤器对数据进行转换、过滤或缓存，以提高处理速度和效率。过滤器还可以用于数据压缩、缓存预热等场景，减少数据传输和处理的成本。
• 统一处理和逻辑复用:过滤器提供了一种统一的处理方式，可以在不同的组件或模块上应用相同的逻辑或处理方式。通过将处理逻辑抽象为过滤器，可以避免重复代码、统一错误处理和异常处理等，提高代码的复用性和可维护性。

8.3 Spring Cloud Gateway 过滤器

Spring Cloud Gateway 是一个基于 Spring WebFlux 的 API 网关，提供了路由和过滤器功能。过滤器在请求和响应的生命周期中起到重要作用。Spring Cloud Gateway 提供了三种类型的过滤器：内置过滤器、全局过滤器和自定义过滤器。

1. 内置过滤器 filters: ★

内置过滤器是 Spring Cloud Gateway 提供的预定义过滤器，常用于常见的网关功能，如鉴权、限流、重试等。

常见的内置过滤器有：

• AddRequestHeader
• AddRequestParameter
• AddResponseHeader
• DedupeResponseHeader
• PrefixPath
• RedirectTo
• RemoveRequestHeader
• RemoveResponseHeader
• RewritePath
• SetPath
• SetRequestHeader
• SetResponseHeader
• StripPrefix

示例代码：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: add_request_header_route
        uri: http://httpbin.org:80
        filters:
        - AddRequestHeader=X-Request-Example, ExampleValue
        predicates:
        - Path=/get

在这个示例中，AddRequestHeader 过滤器会在请求头中添加 X-Request-Example 头，值为 ExampleValue。

2. 全局过滤器 implements GlobalFilter, Ordered ★

全局过滤器是应用于所有路由的过滤器。它们通常用于跨所有路由的通用功能，如日志记录、监控等。

示例代码：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.rewrite.ModifyRequestBodyGatewayFilterFactory;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Component
public class CustomGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        System.out.println("Global Pre Filter executed");
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            System.out.println("Global Post Filter executed");
        }));
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return -1; // Order of the filter
    }
}

在这个示例中，CustomGlobalFilter 是一个全局过滤器，它会在每个请求前后打印日志。

3. 自定义过滤器 AbstractGatewayFilterFactory

自定义过滤器是用户根据具体需求编写的过滤器，可以应用于特定路由或全局。

示例代码：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Component
public class CustomFilter extends AbstractGatewayFilterFactory<CustomFilter.Config> {

    public CustomFilter() {
        super(Config.class);
    }

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return (exchange, chain) -> {
            System.out.println("Custom Pre Filter executed");
            return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
                System.out.println("Custom Post Filter executed");
            }));
        };
    }

    public static class Config {
        // Configuration properties for the filter
    }
}

在这个示例中，CustomFilter 是一个自定义过滤器，它会在特定路由的请求前后打印日志。

配置自定义过滤器： ★

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: custom_filter_route
        uri: http://httpbin.org:80
        filters:
        - name: CustomFilter
        predicates:
        - Path=/get

在这个配置中，CustomFilter 会应用于 /get 路径的请求。

总结

• 内置过滤器：Spring Cloud Gateway 提供的预定义过滤器，适用于常见的网关功能。
• 全局过滤器：应用于所有路由的过滤器，适用于跨所有路由的通用功能。
• 自定义过滤器：用户根据具体需求编写的过滤器，可以应用于特定路由或全局。

通过这些过滤器，Spring Cloud Gateway 提供了灵活的请求和响应处理能力，满足各种网关需求。

限流 ★

重试过滤器 ★

9.工作原理

SpringCloudGateway的工作原理可以概括为以下几个关键点：

1. 核心组件：

   • Filter：过滤器是SpringCloudGateway中用于处理请求和响应的重要组件。它们可以在请求进入或离开网关时执行特定的操作，如身份验证、限流、日志记录等。
   • Route：路由是网关最基础的部分，用于定义请求的转发规则。每个路由都由一个唯一的标识符和一个或多个断言组成。
   • Predicates：断言用于匹配请求，决定请求是否符合路由条件。如果断言为真，则说明请求URL和配置的路由匹配。
   • GatewayFilter：Spring Cloud Gateway中的过滤器分为两种类型，分别是Gateway Filter和Global Filter。它们可以对请求和响应进行处理。

2. 路由机制：

   • SpringCloudGateway使用路由模型来定义请求的转发规则。每个路由都由一个唯一的标识符和一个或多个断言组成。
   • 匹配成功后，请求将按照定义的规则转发到相应的服务。

3. 过滤器机制：

   • 过滤器可以在请求进入或离开网关时执行特定的操作。
   • 通过在路由中添加过滤器，可以实现更加灵活的请求处理逻辑。

4. 动态路由：

   • 动态路由允许在运行时根据条件动态添加或修改路由规则。
   • 编程式动态路由通过编程式API，可以在运行时动态创建、修改或删除路由规则。

5. 性能与特性：

   • SpringCloudGateway基于WebFlux框架开发，默认使用RxNetty作为响应式Web容器，通过非阻塞方式处理高并发请求，提升服务资源利用的可伸缩性。
   • 支持动态路由，能够匹配任何请求属性上的路由。
   • 支持基于HTTP请求的路由匹配（如Path、Method、Header、Host等）。
   • 集成了Hystrix断路器，提供限流等功能。
   • 过滤器可以修改HTTP请求和HTTP响应（如增加/修改Header、增加/修改请求参数、改写请求Path等）。

6. 与Zuul的性能对比：

   • SpringCloudGateway的RPS（每秒请求数）是Zuul的1.6倍，显示出更优秀的性能。

综上所述，SpringCloudGateway通过其核心组件（Filter、Route、Predicates和GatewayFilter）和路由、过滤器机制，以及动态路由等特性，为微服务架构提供了一种简单而有效的API路由管理方式，并具备高性能和丰富的功能。

面试题

20. 什么是网关?网关有什么用?

1.典型回答
在微服务架构中，网关(Gateway)是一个提供统一访问地址的组件，它充当了客户端和内部微服务之间的中介,。
网关主要负责流量路由和转发，将外部请求引导到相应的微服务实例上，同时提供一些功能，如身份认证、授权、限流、监控、日志记录等。

网关有什么用?
网关的主要作用有以下几个:

1. 路由功能:网关可以根据目标地址的不同，选择最佳的路径将数据包从源网络路由到目标网络。它通过维护路由表来确定数据包的转发方向，并选择最优的路径。
2. 安全控制(统一认证授权):网关可以实施网络安全策略，对进出的数据包进行检查和过滤。它可以验证和授2权来自源网络的数据包，并阻止未经授权的访问。防火墙是一种常见的网关设备，用于过滤和保护网络免受恶意攻击和未经授权的访问。
3. 协议转换:不同网络使用不同的通信协议，网关可以进行协议转换，使得不同网络的设备可以互相通信。例如，例如将 HTTPS 协议转换成 HTTP 协议。
4. 网络地址转换(NAT):网关还可以执行网络地址转换，将内部网络使用的私有IP 地址转换为外部网络使用的公共 IP 地址，以实现多台计算机共享一个公共 IP 地址出去上网。

21. SpringcloudGateway网关是如何工作的?

执行流程如下

1. 客户端向 Spring Cloud Gateway 网关发出请求
2. 网关映射处理程序(Gateway Headler Mapping)会根据请求路径进行路由匹配，然后再将其发送到网关 Web处理器(Gateway Web Headler)进行处理。
3. 网关处理器会经过过滤器链(Filter)进行预处理，而过滤器又分为前置过滤器(请求之前执行的过滤器)和后置过滤器(请求之后执行的过滤器)。
4. 过滤器都通过之后，最后再将请求的发送给目标服务(也称为代理的服务)

22. SpringCloudGateway过滤器的分类有哪些?过滤器底层是如何实现的?

Spring Cloud Gateway的过滤器可以分为两类：全局过滤器和局部过滤器。

1. 全局过滤器：全局过滤器对所有路由生效，可以用来实现一些全局的功能，比如鉴权、日志记录等。

2. 局部过滤器：局部过滤器只对特定的路由生效，可以根据需要为不同的路由配置不同的过滤逻辑。

Spring Cloud Gateway的过滤器底层是基于Netty实现的。在Spring Cloud Gateway中，过滤器是通过实现GatewayFilter接口或者GlobalFilter接口来实现的。当请求经过Gateway时，会依次经过配置的过滤器链，每个过滤器可以对请求进行修改、校验、记录日志等操作，然后将请求传递给下一个过滤器或者目标服务。过滤器可以在请求前、请求后或者异常时执行相应的逻辑，从而实现对请求的处理和控制。